Un nuovo studio rivela il ruolo chiave delle proteine mitocondriali nella rigenerazione del cuore

I mitocondri svolgono un ruolo fondamentale nel fornire l'energia necessaria per il corretto funzionamento delle cellule. Nei mitocondri l'energia viene prodotta dalla catena respiratoria, che consiste di cinque complessi chiamati CI-CV. Questi complessi possono assemblarsi in supercomplessi, ma si sa poco sul ruolo di questo processo e sul suo controllo.

Una nuova ricerca esamina i meccanismi di assemblaggio del supercomplesso e rivela l'influenza significativa dei fattori di assemblaggio mitocondriale sulla rigenerazione del tessuto cardiaco. Lo studio è stato co-diretto dal dottor José Antonio Henriques del Centro nazionale per la ricerca cardiovascolare (CNIC) e dalla dottoressa Nadia Mercader dell'Università di Berna in Svizzera, che è visiting scientist presso il CNIC.

Una ricerca pubblicata sulla rivista Developmental Cell mostra che un membro della famiglia di proteine Cox7a svolge un ruolo fondamentale nell'assemblaggio dei dimeri CIV e che questo assemblaggio è fondamentale per corretta funzione mitocondriale e quindi per la produzione di energia cellulare.

La famiglia di proteine Cox7a comprende tre membri: Cox7a1, Cox7a2 e Cox7a2l (chiamata anche SCAF1). Precedenti studi di entrambi i gruppi hanno dimostrato che quando CIV contiene SCAF1, si associa fortemente con CIII, formando un supercomplesso respiratorio noto come respirasoma. In questi studi precedenti, gli autori hanno ipotizzato che l'inclusione di Cox7a2 comporterebbe la formazione di CIV incompetenti nell'associazione, mentre le molecole CIV contenenti Cox7a1 si assocerebbero per formare omodimeri CIV. Un nuovo studio dimostra sperimentalmente il ruolo di Cox7a1 nella formazione di questi omodimeri CIV.

Cellula di sviluppo (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Lavorando su un modello di pesce zebra, i ricercatori hanno scoperto che l'assenza di Cox7a1 impediva la formazione di dimeri CIV e la perdita di questi dimeri influenzava il peso e la capacità di nuoto dei pesci colpiti.

"Cox7a1 è espresso principalmente nelle cellule muscolari striate ed è stato il tessuto muscolare scheletrico a essere maggiormente colpito dalla mancanza di funzione di Cox7a1. L'altro tipo principale di muscolo striato è il muscolo cardiaco, o miocardio", ha spiegato il dottor Enriquez.

Tuttavia, mentre la perdita di Cox7a1 nel muscolo scheletrico è stata deleteria, la sua assenza nel muscolo cardiaco ha migliorato la risposta rigenerativa del cuore alle lesioni.

"Questo risultato mostra che queste proteine svolgono un ruolo chiave nell'attivazione della capacità del cuore di ripararsi dopo un infortunio", ha spiegato la prima autrice dello studio Carolina Garcia-Poyatos.

Per comprendere ulteriormente la funzione di Cox7a1, i ricercatori del CNIC Enrique Calvo e Jesus Vazquez hanno condotto uno studio proteomico sul muscolo scheletrico e sul miocardio del pesce zebra privo di Cox7a1. Questa analisi è stata ampliata da uno studio di metabolomica condotto da colleghi dell'Università di Berna. Questa analisi congiunta ha rivelato differenze significative rispetto ai pesci non modificati con espressione Cox7a1 intatta.

"Questi risultati suggeriscono che le molecole coinvolte nell'assemblaggio dei supercomplessi mitocondriali possono avere effetti significativi sul controllo metabolico, forse aprendo la strada a nuovi trattamenti per le malattie cardiache e altre condizioni metaboliche", ha affermato il dott. Mercader.

Secondo il gruppo di ricerca, questa scoperta rappresenta "un progresso significativo nella comprensione dei meccanismi cellulari coinvolti nella rigenerazione cardiaca e potrebbe indicare la strada allo sviluppo di terapie volte a promuovere la rigenerazione cardiaca."

Gli autori concludono che i fattori di assemblaggio mitocondriale possono influenzare in modo significativo il controllo metabolico.